環(huán)己烷綠色催化氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮年產(chǎn)10萬(wàn)噸能量衡算

1、 環(huán)己烷綠色催化氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮 能 量 平 衡項(xiàng) 目 名 稱 環(huán)己烷綠色催化 氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮 目 錄1. 能量衡算概述 1.1衡算目的 31.2能量衡算的依據(jù)及必備條件 31.3能量守恒方程 31.4能量衡算基準(zhǔn) 41.5流程簡(jiǎn)圖及說(shuō)明 42. 能量衡算過(guò)程2.1能量衡算總體思路 52.2能量衡算過(guò)程及衡算結(jié)果 52.2.1環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)衡算 52.2.2己二酸萃取系統(tǒng)衡算 92.2.3皂化系統(tǒng)衡算 112.2.4環(huán)己烷一塔分離系統(tǒng)衡算 142.2.5環(huán)己烷二塔分離系統(tǒng)衡算 172.2.6環(huán)己酮分離系統(tǒng)衡算 192.2.7環(huán)己醇分離系統(tǒng)衡算 212.2.8環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)衡算 22

2、2.3計(jì)算結(jié)果匯總 243. 參考文獻(xiàn) 241.能量衡算概述1.1 衡算目的物料衡算完成后，對(duì)于沒(méi)有傳熱要求的設(shè)備，可以由物料處理量、物料的性質(zhì)及工藝要求進(jìn)行設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)，以確定設(shè)備的形式、臺(tái)數(shù)、容積及主要尺寸。對(duì)于有傳熱要求的設(shè)備，必須通過(guò)對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行能量衡算，才可以了解工藝過(guò)程在加熱、冷卻和動(dòng)力學(xué)方面的能量需求及其損耗情況（如熱損失），從而確定設(shè)備尺寸、載熱體用量及過(guò)程的能量利用率。根據(jù)能量衡算還能夠考察能量的傳遞及轉(zhuǎn)化對(duì)過(guò)程操作條件的影響。1.2 能量衡算的依據(jù)及必備條件能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律。能量衡算是以物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的。為了計(jì)算方便，能量衡算取物料的流量為

3、1s的流量為基準(zhǔn)。另外，能量衡算的有關(guān)物料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)可從相關(guān)的文獻(xiàn)或由基團(tuán)估算得到。1.3 能量守恒方程盡管能量有各種不同的表現(xiàn)形式，但對(duì)于任一系統(tǒng)總存在如下的關(guān)系，即： -（1-1）式中，進(jìn)、出系統(tǒng)的第i股能量，kj，進(jìn)入系統(tǒng)的取正值，離開(kāi)系統(tǒng)負(fù)值；對(duì)全部能流求和；系統(tǒng)內(nèi)積累的能量。進(jìn)出系統(tǒng)的能量包括進(jìn)出物流所具有的能量及在系統(tǒng)與環(huán)境間傳遞的各股熱量和功。即： -（1-2）其中，-（1-3） hi物流的比焓；kj/kg·k-1vi物流的平均流速；m/s zi物流的質(zhì)心與基準(zhǔn)面的高差；m g重力加速度；m/s2在能量衡算過(guò)程中，由于物流的焓流量非常大，故常用物流的焓流量（hi）代替

4、物流所具有的能量,所以-（1-4）物料i在同狀態(tài)下的焓可以按下式計(jì)算：-（1-5）其中：為物料i的物質(zhì)的量，mol；為物料i質(zhì)量流量，kg；為物料i的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，kj/mol；是物料i的定壓比熱容,kj/kg·k-1。物料i的、由物料衡算可以得到；物料i的和可以從有關(guān)的文獻(xiàn)中查到。1.4 能量衡算基準(zhǔn) 每年300個(gè)工作日，每日24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。物料流量取單位時(shí)間（1s）的流量,基準(zhǔn)溫度為25。1.5 流程簡(jiǎn)圖及說(shuō)明 1 2 3456781環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)；2萃取槽；3皂化系統(tǒng)；4環(huán)己烷一塔；5環(huán)二塔；6環(huán)己酮精餾塔；7環(huán)己醇精餾塔；8環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)；原料；貧氧空氣；水；己二酸和

5、水；堿液；水；皂化廢液和廢水；產(chǎn)品環(huán)己酮；x油；氫氣圖1-1 環(huán)己酮生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖環(huán)己烷綠色催化氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1-1。整個(gè)流程分為環(huán)己烷氧化、環(huán)己烷回收、環(huán)己酮精餾三個(gè)工段。環(huán)己烷氧化工段包括環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)、萃取槽、皂化系統(tǒng)三部分。其中，環(huán)己烷反應(yīng)系統(tǒng)包括5個(gè)氧化釜，2個(gè)分解釜，該系統(tǒng)作為整體進(jìn)行能量衡算。氧化后，在萃取槽中用水萃取副產(chǎn)物中的己二酸，作為本廠的副產(chǎn)品。在這里單獨(dú)對(duì)萃取槽進(jìn)行能量衡算。回收大部分己二酸后料液進(jìn)入皂化系統(tǒng)，皂化系統(tǒng)包括皂化反應(yīng)器、靜置分離槽、水洗分離器等設(shè)備該系統(tǒng)看作一個(gè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行衡算。 環(huán)己烷回收工段包括環(huán)己烷一塔以及環(huán)己烷二塔。在能量衡算過(guò)

6、程中，將每一個(gè)塔當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)來(lái)衡算。 環(huán)己酮精餾工段包括環(huán)己酮精餾塔，環(huán)己醇精餾塔以及環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)，分別對(duì)這三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算。2.能量衡算過(guò)程2.1能量衡算總體思路由于物料反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，中間產(chǎn)物的組分及含量難以確定，但物料的焓變只與狀態(tài)有關(guān)，對(duì)每個(gè)工段進(jìn)行能量衡算時(shí)，通過(guò)對(duì)始末狀態(tài)下的焓流的變化量的計(jì)算，可以估算出整個(gè)工段能量交換的情況。另外在衡算過(guò)程中，一些物質(zhì)的流量很小，可以將這些物料等同為一種與其性質(zhì)相似的物料來(lái)計(jì)算，即計(jì)算過(guò)程中用與它們分子量相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)的物性數(shù)據(jù)代替它們的物性數(shù)據(jù)。2.2能量衡算過(guò)程及衡算結(jié)果2.2.1環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)衡算(1) 環(huán)己烷氧化系統(tǒng)的分析環(huán)己烷氧

7、化反應(yīng)系統(tǒng)包括1個(gè)空氣預(yù)熱器（e0104）、1個(gè)原料預(yù)熱器（e0101）、5個(gè)氧化釜（r0101r0105）、1個(gè)尾氣冷凝器（e0102）、1個(gè)尾氣冷卻器（e0103）、1個(gè)氧化液冷卻器（e0105）和2個(gè)分解釜(r0106r0107)，該系統(tǒng)作為整體進(jìn)行能量衡算。進(jìn)、出口物料和條件如圖21所示： 進(jìn)料：環(huán)己烷、雜質(zhì)、空氣 25，1 atmw q出口1：貧氧空氣251 atm出口2：環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇、雜質(zhì)、水、有機(jī)酸、輕質(zhì)油、x油90圖2-1一塔回流：環(huán)己烷、環(huán)己酮、輕質(zhì)油451 atm25新鮮原料和45環(huán)己烷一塔塔頂回流液進(jìn)入氧化系統(tǒng)后，先與氧化反應(yīng)生成的尾氣混合，尾氣溫度分別為150

8、和25，混合后溫度為88.65?；旌弦航?jīng)原料加熱器加熱到142后進(jìn)入氧化器，氧化分解為150的氧化液和尾氣，氧化液經(jīng)氧化冷卻器冷卻到90，由出口2流出系統(tǒng)外，進(jìn)入下一工段；而尾氣通過(guò)尾氣冷凝器，把85的環(huán)己烷冷凝下來(lái)，剩下的尾氣經(jīng)冷卻器冷卻到25，氣體由出口1流出系統(tǒng)，而25、15環(huán)己烷則與冷凝下來(lái)的環(huán)己烷一起回流入混合槽。(2) 進(jìn)口物流焓流量的計(jì)算進(jìn)口物料的組分含量和相關(guān)的物性數(shù)據(jù)如表2-1所示。（進(jìn)料雜質(zhì)和輕質(zhì)油的組分很復(fù)雜，但量都很少，且進(jìn)料雜質(zhì)的性質(zhì)與苯很相近，輕質(zhì)油的性質(zhì)與環(huán)己烷的也很相近，計(jì)算時(shí)用苯和環(huán)己烷的物性數(shù)據(jù)分別代替它們的物性數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果的誤差仍在估算要求的范圍內(nèi)）。表

9、2-1 進(jìn)口焓流量表一塔回流液新鮮進(jìn)料空氣組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己烷雜質(zhì)t/45454525252525-156.34-156.34-285.12-156.344900cp1.9151.9151.8781.8431.7260.7340.68n/mol451.80.0450.03543.1870.03950.7436.83m/kg38.02440.00380.034263.634710.003641.42071.1784hi/kj-69178-6.8898-8.6924-6751.91.9110075943.6 依式（1-5），分別計(jì)算各物料的焓：一塔回流液中：環(huán)己烷：輕質(zhì)油：環(huán)己酮：新鮮進(jìn)料

10、中：環(huán)己烷：雜質(zhì)： 空氣中：n2： o2： 所以，進(jìn)口物料總的焓流量為:計(jì)算結(jié)果列于上表。(3)出口1的物料焓流量的計(jì)算出口1各物料的含量及物性數(shù)據(jù)如表2-2。表22 出口1焓流量表組分t/252500cp0.7340.68n/mol50.740.46m/kg1.42070.0148hi/kj000依式（1-5），分別計(jì)算各物料的焓：n2： o2： 所以，進(jìn)口物料總的焓流量為: 。計(jì)算結(jié)果列于上表。 (4)出口2物料焓流量的計(jì)算出口2各物料的含量及物性數(shù)據(jù)如表2-3 。表23 出口2焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇雜質(zhì)油有機(jī)酸水t/9090909090909090-156.34-156.3

11、4-285.12-349.649-570.24-991.85-285.9cp2.1462.1462.0422.5481.8831.8692.434.208n/mol452.790.04518.1621.370.0390.0123.9317.81m/kg38.0350.00381.7822.410.00360.00350.5740.32hi/kj-65484-6.5052-4941.3-7071.82.35162-6.4177-3807.3-5004.486319 依式（1-5），分別計(jì)算各物料的焓：環(huán)己烷：環(huán)己酮：環(huán)己醇：水：雜質(zhì)：有機(jī)酸：輕質(zhì)油： x油：出口2物料的總焓流量為：計(jì)算結(jié)果列于上

12、表。(5)換熱器的熱量衡算換熱物料進(jìn)出溫度及物性數(shù)據(jù)如表24所示。表24 換熱物料性質(zhì)表?yè)Q熱器原料預(yù)熱器空氣預(yù)熱器尾氣冷凝器尾氣冷卻器氧化冷卻器進(jìn)口溫度/88.6525150150150出口溫度/1421421502590m/kg73.752.599132.054.807543.1319cp2.0540.71-2.172.296rw-304-q/kj8860.6215.99743.21304.05941.97912.6依公式或，分別計(jì)算各換熱器的換熱量：原料預(yù)熱器： 空氣預(yù)熱器：尾氣冷凝器： 尾氣冷卻器： 氧化冷卻器：給系統(tǒng)增加的熱量為：計(jì)算結(jié)果列于上表。(6)總功計(jì)算5個(gè)氧化釜（r0101r

13、0105）和2個(gè)分解釜(r0106r0107)中的每個(gè)攪拌器的在1s時(shí)間內(nèi)作功為：88kw，所以，(7) 氧化系統(tǒng)與環(huán)境傳遞的熱量=75943.6(86319)7912.6+616=3078.8kj即每1s時(shí)間內(nèi)由整個(gè)系統(tǒng)向外界輸出的熱量為3078.8kj。2.2.2己二酸萃取系統(tǒng)衡算(1)己二酸萃取系統(tǒng)的分析己二酸萃取槽（v0103）進(jìn)、出口物料的流量及條件如圖22所示：進(jìn)口1：水 90進(jìn)口2：混合液90出口1：混合液出口2：水己二酸圖2-2己二酸萃取系統(tǒng)只有己二酸萃取槽一個(gè)設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)的能量流包括己二酸溶解放出的熱量，萃取槽向外界散發(fā)的熱量以及攪拌器所做的功。(2)己二酸萃取系統(tǒng)能量衡算

14、過(guò)程由文獻(xiàn)查得在90的熱水中，己二酸的溶解度為：0.4g/g-1，己二酸在水中的溶解熱為：66.2kj/mol。1s時(shí)間內(nèi)進(jìn)口的有機(jī)酸量為3.93mol,而己二酸占90%，按萃取回收率80%計(jì)算。己二酸的回收量為： ，即0.4136kg。所需的水量為：進(jìn)口混合液中水的含量是0.32kg，所以需要加入水：由此可知：己二酸溶解放出的熱量為：.攪拌器作功為：萃取槽向外界散熱為：在這里：a設(shè)備散熱的表面積，m2設(shè)備散熱表面與周?chē)橘|(zhì)之間的聯(lián)合絡(luò)合熱系數(shù)，w/(m2·)tt與周?chē)橘|(zhì)直接接觸的設(shè)備表面溫度，to周?chē)橘|(zhì)的溫度，t過(guò)程持續(xù)時(shí)間，s.由于動(dòng)能和位能的變化量很小，可以不考慮。所以整個(gè)

15、系統(tǒng)積累的能量為：系統(tǒng)積累的能量作為出口焓的一部分帶到下一系統(tǒng)。由此可知，出口液的溫度并不等于90。(3)求出口液體的溫度90左右的出口混合液的為：，水與己二酸混合液的可以當(dāng)作。所以，解得，t=91.4。即萃取槽出口的液體溫度為91.4。(4)進(jìn)口物料焓流量的計(jì)算進(jìn)口2混合液即是氧化系統(tǒng)中出口2的混合液，其含量及物性數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-3。進(jìn)口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-5所示。表25 進(jìn)口1焓流量表組分水t/90-285.9cp4.208n/mol39.7386m/kg0.714hi/kj-11166計(jì)算方法與氧化系統(tǒng)的焓計(jì)算相同。進(jìn)口物料總焓：863191116697485kj(4)出口物料焓流

16、量的計(jì)算出口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-7 。表27 出口1焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇雜質(zhì)油有機(jī)酸t(yī)/91.491.491.491.491.491.491.4-156.34-156.34-285.12-349.649-570.24-991.85cp2.1542.1542.0472.5631.8931.8732.44n/mol452.790.04518.1621.370.0390.0121.1004m/kg38.030.00381.7822.14130.00360.00350.1604hi/kj-65350-6.4918-4935.6-7106.52.3635-6.4076-1065

17、.478428出口2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-8 。表28 出口2焓流量表組分水己二酸t(yī)/91.491.4-285.9-991.85cp4.212.44n/mol57.54862.8296m/kg1.0340.4136hi/kj-16164-2739.418904.4出口物料總焓：7842818904.497332.4kj2.2.3皂化系統(tǒng)衡算(1)皂化系統(tǒng)分析皂化系統(tǒng)包括（皂化反應(yīng)器r0108、靜置槽v0105、水洗分離槽v0106）；其進(jìn)、出口的物料及條件如圖23所示：進(jìn)口1：溫度 91.4混合液 出口2：廢堿的水溶液出口1：有機(jī)相 混合液 進(jìn)口2：溫度 90氫氧化鈉溶液進(jìn)口3：25水

18、圖2-3出口4：廢水溶液出口3：有機(jī)相 混合液 把整個(gè)皂化系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng)，一個(gè)是皂化反應(yīng)器和靜置槽，另一個(gè)是水洗分離槽。91.4的混合液中的有機(jī)酸被90的氫氧化鈉溶液中和，靜置后排出廢堿水溶液。剩下的有機(jī)相混合液進(jìn)入水洗分離槽，用25的水沖洗，并排出廢水溶液，其余混合液進(jìn)入下一工序。 (2)能量衡算過(guò)程進(jìn)口混合液中包含有機(jī)酸量是：其中己二酸為：其它有機(jī)酸為：由于有機(jī)酸的成分復(fù)雜，將它全部當(dāng)作一元酸。氫氧化鈉與有機(jī)酸的中和熱為1011kcal/mol左右，取10.5kcal/mol,即43.89kj/mol。有機(jī)酸全部中和完消耗氫氧化鈉的量為1.8078mol。由式：可以估算出皂化反應(yīng)器r0

19、108、靜置槽v0105向環(huán)境散發(fā)的熱量為：。由此可知，皂化反應(yīng)器與靜置槽中物料的焓變?yōu)?3.44kj。由式：可以估算出，水洗分離槽v0106向環(huán)境散發(fā)的熱量為：。由此可知，水洗分離器中物料的焓變?yōu)?00.11kj。(3)求靜置槽出口液體流的溫度進(jìn)口1、2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-9所示，其中進(jìn)口1物料就是己二酸萃取系統(tǒng)的出口1物料。表29 進(jìn)口1、2焓流量表進(jìn)口1進(jìn)口2組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇雜質(zhì)油有機(jī)酸氫氧化鈉t/91.491.491.491.491.491.491.490-156.34-156.34-285.12-349.649-570.24-991.85-416.88cp2.15

20、42.1542.0472.5631.8931.8732.442.089n/mol452.790.04518.1621.370.0390.0121.10041.8078m/kg38.030.00381.7822.14130.00360.00350.16040.0723hi/kj-65350-6.4918-4935.6-7106.52.3635-6.4076-1065.4-743.8279212由此可知，出口焓為：7921273.4479285.44kj。通過(guò)迭代可求得靜置槽出口溫度為81。出口1、2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-10所示。表210 出口1、2焓流量表出口1出口2組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己

21、酮環(huán)己醇油雜質(zhì)水t/81818181818181-156.34-156.34-285.12-349.6-570.2449-285.9cp2.0952.0952.0092.4531.8391.8184.196n/mol452.790.04518.1621.370.0120.0392.9082m/kg38.030.00381.7822.14130.00350.00360.2327hi/kj-66328-6.5895-4977.3-7176.8-6.48242.27751-776.7879285.44(3)求水洗分離器出口液體流的溫度水洗分離器進(jìn)口的混合液是靜置槽出口1的混合液，其含量和物性數(shù)據(jù)見(jiàn)表

22、210。進(jìn)口3各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-11所示。表211 進(jìn)口3焓流量表組分水t/25-285.9cp4.179n/mol790.319m/kg14.2hi/kj-225952由此可知，出口焓為：79285.44225952100.11304545kj。通過(guò)迭代可求得靜置槽出口溫度為59。出口3、4各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-12所示。表212 出口3、4焓流量表出口3出口4組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇油雜質(zhì)(苯）水t/59595959595959-156.34-156.34-285.12-349.6-570.2449-285.9cp1.9721.9722.2272.2961.7651.8

23、214.178n/mol452.790.04518.1621.370.0120.039790.319m/kg38.030.00381.7822.14130.00350.003614.2hi/kj-68239-6.7805-5042.8-7303.8-6.63282.13389-223935974982239333045452.2.4環(huán)己烷一塔分離系統(tǒng)衡算：(1)環(huán)己烷一塔分離系統(tǒng)的分析環(huán)己烷一塔分離系統(tǒng)包括環(huán)己烷一塔（t0201a和t0201b）、一塔進(jìn)料預(yù)熱器（e0201）、一塔冷凝器（e0202、e0202）、環(huán)己烷冷卻器（e0203）和一塔再沸器（e0204、e0204b)，一塔回流泵（

24、p0203）和環(huán)己烷循環(huán)泵（p0202、p0202b）。其進(jìn)、出口的物料及條件如圖2-4所示：圖2459環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮x油 、輕質(zhì)油 出口2：100環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮x油 、輕質(zhì)油 出口1：45環(huán)己烷、輕質(zhì)油、環(huán)己銅 從水洗分離槽出來(lái)的59的混合液與二塔塔頂回流的59的液體混合后，經(jīng)由預(yù)熱器加熱到82后流入第一環(huán)己烷精餾塔，塔頂溫度為80，塔頂產(chǎn)物冷凝冷卻到45后回流；塔底溫度為100，部分產(chǎn)物經(jīng)再沸器加熱返回塔內(nèi)，其他產(chǎn)物流出系統(tǒng)。(2)進(jìn)、出口物料焓流量的計(jì)算進(jìn)口各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-13所示。表213 進(jìn)口焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇油t/5959595959-

25、156.34-156.34-285.12-349.6-570.24cp1.9721.9722.2272.2961.765n/mol564.80.1518.1821.380.01m/kg47.53050.012621.78422.14130.00226hi/kj-85114-22.605-5048.4-7307.3-5.566897498出口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-14所示。表214 出口1焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮t/454545-156.34-156.34-285.12cp1.9151.9151.878n/mol451.80.0450.035m/kg38.02440.00380.0

26、3426hi/kj-69178-6.8898-8.692469194出口2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-15所示。表215 出口2焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇油t/100100100100100-156.34-156.34-285.12-349.6-570.24cp2.2042.2042.0792.6561.901n/mol112.950.103917.8321.380.01m/kg9.50610.00881.752.14130.00226hi/kj-16087-14.789-4810.8-7047.9-5.380227966(3)換熱器的熱量衡算換熱物料進(jìn)出溫度及物性數(shù)據(jù)如表216所示

27、。表216 換熱物料性質(zhì)表?yè)Q熱器一塔進(jìn)料預(yù)熱器一塔回流冷卻器一塔冷凝器一塔再沸器進(jìn)口溫度/598080100出口溫度/824580100m/kg51.4738.0668.5171.67cp1.9842.002-rw-360.3384.7q/kj2348.52667.324687.127570.42564.48(4)三個(gè)泵熱量衡算（p0202、p0202b和p0203） 三個(gè)泵主要是讓流體克服高度差在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，并不給流體增加內(nèi)能，改變流體的能量，對(duì)流體的熱量變化的作用可以忽略。(5)環(huán)己烷一塔損失的熱量為：q97498+2564.48(27966)(69194)2226.48kj。2.2

28、.5環(huán)己烷二塔分離系統(tǒng)衡算 (1)環(huán)己烷二塔分離系統(tǒng)的分析環(huán)己烷二塔分離系統(tǒng)包括：環(huán)己烷二塔（t0202a和t0202b）、二塔進(jìn)料冷卻器（e0205）、二塔冷凝器（e0206和e0206）和二塔再沸器（e0207和e0207)。環(huán)己烷二塔系統(tǒng)的進(jìn)、出口物料和狀態(tài)如圖2-5所示：100環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮、x油 、輕質(zhì)油 出口2：135環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮x油 、輕質(zhì)油 出口1：59環(huán)己烷、輕質(zhì)油、環(huán)己酮圖2-5烷一塔塔底產(chǎn)物直接進(jìn)入烷二塔系統(tǒng)，物料的溫度為100，經(jīng)由冷卻器冷卻到80后流入第二環(huán)己烷精餾塔，塔頂溫度為60，考慮了熱損失，塔頂產(chǎn)品可估算為59，并流入烷一塔混合槽；塔底溫度為

29、135，部分產(chǎn)物經(jīng)再沸器加熱返回塔內(nèi)，其他產(chǎn)物流出系統(tǒng)。(2)進(jìn)、出口物料焓流量的計(jì)算進(jìn)口混合液即是烷一塔中出口2的混合液，其含量及物性數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-15。出口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-16所示。表216 出口1焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮t/595959-156.34-156.34-285.12cp1.9721.9722.227n/mol112.8270.089730.02m/kg9.495740.00760.002hi/kj-17003-13.519-5.551-17022出口2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-17所示。表217 出口2焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇油t/135135

30、135135135-156.34-156.34-285.12-349.6-570.24cp2.4082.4082.2132.9672.012n/mol0.12310.0141717.8121.380.01m/kg0.010360.00121.7482.14130.00226hi/kj-16.501-1.8972-4652.5-6775.6-5.2022-11452(3)換熱器的熱量衡算換熱物料進(jìn)出溫度及物性數(shù)據(jù)如表218所示。表218 換熱物料性質(zhì)表?yè)Q熱器二塔進(jìn)料冷卻器二塔冷凝器二塔再沸器進(jìn)口溫度/10060135出口溫度/8060135m/kg13.4138.02144.82cp2.191-

31、rw-371.93 469.9q/kj-587.7-14141.121062.86334環(huán)己烷二塔損失的熱量為：q-27966+6334-(-11452)-(-17022)=6842kj。2.2.6環(huán)己酮分離系統(tǒng)衡算： (1) 環(huán)己酮精餾塔系統(tǒng)包括：環(huán)己酮精餾塔（t0301a和t0301b），酮塔進(jìn)料冷卻器（e0301）、酮塔冷凝器（e0302a和e0302a）,環(huán)己酮冷卻器（e0303）和酮塔再沸器（e0304a和e0304）。環(huán)己酮精餾塔系統(tǒng)進(jìn)出口的組分及溫度情況如圖26所示：出口1：45環(huán)己烷、輕質(zhì)油酮、環(huán)己醇135環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮x油 、輕質(zhì)油 出口2：125環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己

32、酮、x油圖2-6 135的烷二塔塔底出料與135的脫氫反應(yīng)器回流的液體混合后進(jìn)入環(huán)己酮分離系統(tǒng)，進(jìn)料經(jīng)由酮塔進(jìn)料冷卻器冷卻到104后，進(jìn)入酮蒸餾塔，塔頂產(chǎn)物為70，由環(huán)己酮冷卻器冷卻到45流入產(chǎn)品儲(chǔ)槽；塔底產(chǎn)物為125，部分經(jīng)酮塔再沸器回流入塔內(nèi)，另一部分流出系統(tǒng)外。(2)進(jìn)、出口物料焓流量的計(jì)算進(jìn)口各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-19所示。表219 進(jìn)口焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇油t/135135135135135-156.34-156.34-285.12-349.6-570.24cp2.4082.4082.2132.9672.012n/mol0.1230.014240.12822.6

33、190.1203m/kg0.010360.00123.93852.26550.0213hi/kj-16.486-1.9022-10483-7168.2-63.886-17733出口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-20所示。表220 出口1焓流量表組分環(huán)己烷輕質(zhì)油環(huán)己酮環(huán)己醇t/45454545-156.34-156.34-285.12-349.6cp1.9151.9151.8782.097n/mol0.1230.014239.110.077m/kg0.010360.00123.8390.0077hi/kj-18.833-2.1741-11007-26.596-11054出口2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)

34、如表2-21所示。表221 出口2焓流量表組分環(huán)己酮環(huán)己醇油t/125125125-285.12-349.6-570.24cp2.1752.8921.981n/mol1.01722.5420.1203m/kg0.09982.25780.0213hi/kj-268.26-7227.7-64.38-7560.4(3)換熱器的熱量衡算換熱物料進(jìn)出溫度及物性數(shù)據(jù)如表222所示。表222 換熱物料性質(zhì)表?yè)Q熱器酮塔進(jìn)料冷卻器環(huán)己酮冷卻器酮塔冷凝器酮塔再沸器進(jìn)口溫度/1357070125出口溫度/1044570125m/kg6.27973.85814.004614.3413cp2.4371.924-rw-3

35、60.3485.65q/kj-443.85-185.54-7136.896964.85-801.44環(huán)己酮蒸餾塔損失的熱量為：q-17733-801.44-(-7560.4)-(-11054)=79.96kj。 2.2.7環(huán)己醇分離系統(tǒng)衡算：（1）環(huán)己醇精餾塔系統(tǒng)包括：環(huán)己醇精餾塔（t0302），醇塔進(jìn)料冷卻器（e0305）醇塔冷凝器（e0306）和醇塔再沸器（e0307)。 環(huán)己醇精餾塔系統(tǒng)進(jìn)出口的物料組分及溫度如圖2-7：溫度125環(huán)己醇、環(huán)己酮、x油 出口2：125x油、環(huán)己醇出口1：75環(huán)己酮、環(huán)己醇、x油圖2-7環(huán)己酮分離系統(tǒng)的塔底產(chǎn)物（125）直接流入環(huán)己醇分離系統(tǒng)，進(jìn)料經(jīng)由醇塔進(jìn)

36、料冷卻器冷卻到110后，流入環(huán)己酮蒸餾塔，塔頂為75，塔頂產(chǎn)物被醇塔冷凝器冷凝下來(lái)后流出系統(tǒng)，而塔底產(chǎn)物部分經(jīng)再沸器回流進(jìn)精餾塔，另一部分流出系統(tǒng)。(2)進(jìn)、出口物料焓流量的計(jì)算進(jìn)口混合液即是酮塔中出口2的混合液，其含量及物性數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-21。出口1各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2-23所示。表223 出口1焓流量表組分環(huán)己酮環(huán)己醇油t/757575-285.12-349.6-570.24cp1.9872.3891.819n/mol1.01722.540.1075m/kg0.09982.25770.019hi/kj-280.05-7610.3-59.5737949.9出口2各物料焓流量計(jì)算數(shù)據(jù)如表2

37、-24所示。表224 出口2焓流量表組分環(huán)己醇油t/125125-349.6-570.24cp2.8921.981n/mol0.00120.013m/kg0.000120.0023hi/kj-0.3848-6.9575-7.3423(3)換熱器的熱量衡算換熱物料進(jìn)出溫度及物性數(shù)據(jù)如表225所示。表225 換熱物料性質(zhì)表?yè)Q熱器醇塔進(jìn)料冷卻器醇塔冷凝器醇塔再沸器進(jìn)口溫度/12575125出口溫度/7575125m/kg2.37894.7538.0719cp2.612-rw-507.83299.78q/kj-310.69-2413.722419.78-304.63環(huán)己醇精餾塔損失的熱量為：q-7560.4-304.63-(-7949.9)-(-7.3423)=92.21kj。2.2.8環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)衡算環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)：包括換熱器e0308、蒸發(fā)器e0309、過(guò)熱器e0310、環(huán)己醇脫氫反應(yīng)器r0301）及反應(yīng)氣體冷凝器（e0311）。環(huán)己醇精餾塔系統(tǒng)進(jìn)出口的物料組分及溫度如圖2-7：溫度75環(huán)己醇、環(huán)己酮、x油 135環(huán)己醇、環(huán)己酮、x油 、氫圖2-7環(huán)己醇分離系統(tǒng)75的塔頂產(chǎn)物直接進(jìn)入環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)，該混合物先與脫氫反應(yīng)系統(tǒng)生成的反應(yīng)氣體換熱，溫度達(dá)到180后，進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)成為氣體，然后進(jìn)入過(guò)熱器，繼續(xù)提高溫度達(dá)到